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Vorrichtung zur Verbrennungsluftzufuhr für Druckfeuerungsanlagen Soll
eine Feuerung mittels eines Gebläses, das durch eine die Kraft der Feuerungsabgase
ausnutzende Turbine angetrieben wird, mit Druckluft gespeist werden, so können hierzu
je nach dem Sonderfall der Anlage eine einzige oder mehrere Turbogebläsegruppen
Verwendung finden.
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Für sehr große Einheiten kann es z. B. mit Rücksicht auf die erheblichen
Gas- und Luftmengen, welche durch die Vorrichtungen strömen müssen, zweckmäßig erscheinen,
die Gas- bzw. Luftmengen unter mehrere gleiche Vorrichtungen aufzuteilen, deren
Betrieb dadurch oft leichter und deren Gesamtgewicht geringer wird, als wenn man
einen einzigen Maschinensatz von entsprechend größeren Abmessungen verwenden würde.
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Diese Unterteilung .ermöglicht ferner bei Betriebsstörungen an einer
Maschine den Betrieb der Anlage noch, wenn auch in geringerem Umfange, mit den noch
brauchbar gebliebenen Maschinen aufrechtzuerhalten.
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Es können z. B. zwei Turbogebläsegruppen vorgesehen werden, von denen
jede Gasturbine die Hälfte der gesamten, zur Verfügung stehenden Gasmenge verarbeitet,
während jede der beiden Kreiselgebläse die Hälfte der der Feuerung insgesamt zu
liefernden Druckluft auf den für den Betrieb :erforderlichen Druck bringt. Diese
Anordnung bedingt die Verwendung von Gebläsen, die parallel arbeiten müssen, wodurch
im besonderen eine Druckkurve in Abhängigkeit von der Fördermenge bei gleichbleibender
Geschwindigkeit einzuhalten ist, die bei steigender Fördermenge stetig abnimmt.
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Bekannt ist es ferner, Gebläse zur Erzeugung von Verbrennungsluft
derart stufenweise hintereinanderzuschalten, daß der Feuerung Verbrennungsluft unter
verschiedenen Drücken je nach der durchlaufenden Stufenzahl zugeführt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird die Vorrichtung zur Verbrennungsluftzufuhr für
Druckfeuerungsanlagen unter Verwendung zweier oder mehrerer Abgasturbogebläse dadurch
verbessert, daß die Abgasturbogebläse derart angeordnet sind, daß die Gebläseturbinen
von den Abgasen in Parallelschaltung, die Gebläse dagegen von der zu verdichtenden
Verbrennungsluft nacheinander durchströmt werden: Bei Verwendung von z. B. zwei
Maschinensätzen wird sich die Belieferung der beiden Turbinen mit den Feuerungsabgasen
in zwei gleich große Ströme unterteilen, während die gesamte Luftmenge hintereinander
die beiden Gebläse durchströmt, welche je die Hälfte der Verdichtung leisten.
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Ein Vergleich dieser Anlage mit einer solchen, bei welcher nicht nur
die Turbinen, sondern auch die Gebläse parallel arbeiten, zeigt, daß die Gasturbinen
in beiden Fällen unverändert bleiben. Dagegen brauchen die Gebläse bei der Anordnung
gemäß der Erfindung nur halb soviel Laufräder zu enthalten wie in dem anderen Falle,
da jedes Gebläse
nur die Hälfte der Verdichtung zu liefern braucht.
Diese Laufräder müssen jedoch -eriwas größer werden, da sie nun die doppelte Luftmenge
wie vordem zu fördern haben.
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Es wird so durch den Erfindungsgegeü-# stand der Vorteil einer erheblichen
Gewichts-' und Raumersparnis erzielt.
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Die Berechnung zeigt ferner, daß diese Unterteilung bei den zur Verwendung
kommenden Gasdrücken und -temperaturen zu einer zweckmäßigeren Bemessung der Maschinensätze
führt. Die folgenden summarischen überlegungen gestatten sich einen Begriff hiervon
zu machen.
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Die gebräuchlichen Kreiselgebläs,elaufräder besitzen bei ihrem besten
Wirkungsgrad eine manometrische Leistung von etwa 0,5. Unter manometrischer
Leistung wird das Verhältnis verstanden, wobei g die Erdbeschleunigung, H die vom
Laufrad erzeugte Gesamtdruckhöhe und u die Umfangsgeschwindigkeit des Rades bedeuten.
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Bei dem Laufrad einer Aktionsturbine, wobei H dann die gesamte, in
dem betreffenden Rad ausgenutzte Druckhöhe bezeichnet, ergibt sich, daß der beste
Wirkungsgrad bei einem Wert des Verhältnisses um etwa. 2 erreicht wird.
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Bei den betriebsüblichen Werten der Drücke, die zwischen i und 2 Atm.
liegen, und der Gastemperaturen, die etwa 5oo bis 6oo° C betragen, stellt sich die
Höhe des vom Gebläse gelieferten Druckes auf etwa die Hälfte des von der Turbine
verarbeiteten Druckgefälles. Unter diesen Umständen müssen bei gleichen Umfangsgeschwindigkeiten,
d. h. bei gleich großen Laufraddurchmessern und Anordnung der Räder auf derselben
Welle, doppelt so viele Gebläseräder wie Turbinenräder verwendet werden, damit die
beiden Maschinen mit bestem Wirkungsgrad arbeiten.
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Da andererseits die Menge der Feuerungsabgase etwa das Doppelte der
entsprechenden Luftmenge beträgt, so benötigen die Gase doppelt so große Durchgangsquerschnitte
wie die Luft, wenn gleiche Geschwindigkeiten für beide beibehalten werden sollen.
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Diese beiden Überlegungen führen dazu, die Gase in zwei parallel betriebenen
Turbinenrädern auszunutzen, ,dagegen die Verdichtung der Luft in zwei Stufen mit
zwei Gebläsen durchzuführen, deren Raddurchmesser etwa gleich den Turbinenlaufrädern
ist und die hintereinandergeschaltet sind.
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Die Zeichnung stellt schematisch als Beispiel im Aufriß einen Teilschnitt
durch einen Kessel mit drei Sammlern und etwa lotrechten Rohrbündeln dar, der gemäß
der Erfindung mit zwei Turbogebläsesätaen ausgerüstet ist. Die durch die Leitung
i angesaugte Luft _wird zunächst im Gebläse 2 verdichtet und dann durch die Leitung
3 dem Saugstutzen des zweiten Gebläses 4 zugeführt, der sie auf den gewünschten
Enddruck Zweiter verdichtet und sie dann durch die Leitung 5 in die Luftdüsen o:
dgl. der Brenner 6 für flüssigen Brennstoff drückt. Nachdem die Feuerungsgase die
Rohrbündel 7 durchstrichen haben, gelangen sie durch die Leitungen 8 und g zu den
beiden Gasturbinen io und i i. Beim Entweichen aus diesen Turbinen vereinigen sie
sich in der Kaminleitung 12, aus der sie in die Außenluft abgeführt werden oder
:eine weitere Anzahl von Rohrbündeln durchstreichen müssen.
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Die Leistung der Gasturbinen kann durch eine Zusatzkraftquelle ergänzt
werden, die z. B. durch einen einzigen Motor oder eine Dampfturbine 13 geliefert
wird, welche auf der Welle eines der beiden Turbogebläsesätze angebracht ist. Es
kann auch ein Zusatzmotor für beide Maschinengruppen vorgesehen werden. In diesem
Falle ist es immer möglich, die Anlage im Betrieb zu halten, selbst wenn. eine der
Gruppen durch eine Betriebsstörung ausfällt, da das in Betrieb bleibende Gebläse
die Luft durch das andere stillstehende Gebläse hindurchsaugt bzw. hindurchdrückt.
Hierdurch kann der Betrieb unter etwa halber Last aufrechterhalten werden. Dieser
Betrieb bei Stillsetzung eines Maschinensatzes kann auch bei schwachen Belastungen
zweckmäßig erscheinen.